KR940009877B1 - Insulated mold structure with multilayered metal skin - Google Patents

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김 방모
프랭클린 파우스트 도날드
에드워드 바움가트너 챨스
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제네랄 일렉트릭 캄파니
제이 엘.챠스킨
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Abstract

내용 없음.No content.

Description

다층 금속 표피를 가진 단열된 몰드 구조물Insulated mold structure with multilayer metal skin

제 1 도는 몰드 구조물의 바람직한 실시태양의 부분 측단면도이다.1 is a partial side cross-sectional view of a preferred embodiment of a mold structure.

제 2 도는 몰드 구조물의 또하나의 바람직한 실시태양의 부분 측단면도이다.2 is a partial side cross-sectional view of another preferred embodiment of a mold structure.

제 3 도는 단열재를 가진 성형장치 및 단열재를 갖지 않은 성형 공정에서의 경시(經時)온도 응답을 보여주는 그래프이다.3 is a graph showing the temperature response over time in the molding apparatus with insulation and the molding process without insulation.

본 발명은 일반적으로 몰드(mold), 더욱 특히 접착성, 기계적 강도 및 내마모성이 개선된 다층 금속 표피를 가진 단열된 몰드에 관한 것이다.The present invention relates generally to molds, more particularly to insulated molds having a multilayer metal skin with improved adhesion, mechanical strength and wear resistance.

열가소성 수지의 성형은 자동차 또는 기타 설비에 사용하기 위한 판넬과 같이 비교적 얇고 넓으며 강한 플라스틱 부품 제조에 유용한 방법이다. 특정 필요조건에 따라, 취입성형, 사출성형 및 압출성형과 같은 여러 가지 성형 공정에 의해 그러한 외장용 플라스틱 부품을 제조할 수 있다. 취입성형은 패리슨(parison)이라 불리우는 수지의 용융된 튜브를 몰드내로 압출시키는 것을 포함한다. 몰드은 패리슨 주위를 폐쇄시키고 폐쇄된 패리슨의 하부를 조인다. 이어서, 공기와 같은 기체를 도입시켜 튜브를 몰드의 찬 표면에 대해 팽창시킨다. 패리슨이 찬 몰드 표면과 접촉되면 그 표면 주위의 플라스틱이 빠르게 냉각된다. 이 결과 다이 선, 접은 선, 기공 및 공극과 같은 표면 불량이 발생된다.Molding thermoplastics is a useful method for producing relatively thin, wide and strong plastic parts such as panels for use in automobiles or other equipment. Depending on the specific requirements, such exterior plastic parts can be produced by various molding processes such as blow molding, injection molding and extrusion. Blow molding involves extruding a molten tube of resin called a parison into a mold. The mold closes around the parison and tightens the bottom of the closed parison. Subsequently, a gas such as air is introduced to expand the tube against the cold surface of the mold. When the parison comes into contact with a cold mold surface, the plastic around it quickly cools. This results in surface defects such as die lines, fold lines, pores, and voids.

사출성형은 몰드 장치내로 용융된 열가소성 수지를 사출시키는 것을 포함한다. 열가소성 수지의 사출성형을 위한 몰드는 보통 철, 강철, 스테인레스강, 알루미늄 합금 또는 황동과 같은 금속 재료로 제조된다. 상 기 재료들은 높은 열전도도를 가지므로 열가소성 수지의 용융물을 빠르게 냉각시켜 성형주기를 단축시킨다는 잇점이 있다. 그러나, 급속한 냉각 때문에, 사출된 수지가 몰드 표면에서 순간적으로 냉각되어 얇은 고체층을 생성시킨다. 몰드 표면에서 용융물에 급속히 급냉되는 것은 특히 섬유 및 분말 형태의 충진제를 다량 함유하는 수지를 성형시킬 때 몇가지 문제점을 일으킨다. 몰드 표면에서 이들 재료가 냉각되면 노출된 충진제, 공극 및 다공성과 같은 거친 표면이 생성된다. 얇고 큰 부품 제조시에는 가공상의 어려움이 발생된다. 재료의 제한된 유동성과 관계된 용융물의 빠른 고화는 넓은 영역에 걸쳐 용융물의 흐르기 어렵게 한다. 크고/크거나 복잡한 몰드 캐비티에 다중 게이드(gate)를 사용하는 것은 눈에 거슬리는 약한 융착선을 생성시킨다. 고품질의 부품을 사출성형시키는데 있어서의 또하나의 중요한 문제점은 성형된 부품에서의 잔류 응력이다. 부품 내부의 잔류 응력은 부품의 사용기간동안 치수 불안정성을 유발할 수 있다. 비-균일한 잔류 응력은 또한 차등굴절 지수를 유발시킨다. 고품질 부품을 위해서는 치수 안정성 및 굴절 지수의 균일성이 결정적으로 필요하다.Injection molding involves injecting a molten thermoplastic into a mold apparatus. Molds for injection molding thermoplastics are usually made of metal materials such as iron, steel, stainless steel, aluminum alloys or brass. Since the materials have high thermal conductivity, they have the advantage of rapidly cooling the melt of the thermoplastic resin and shortening the molding cycle. However, because of the rapid cooling, the injected resin is instantaneously cooled at the mold surface to create a thin solid layer. Rapid quenching of the melt at the mold surface presents several problems, particularly when molding resins containing large amounts of fillers in the form of fibers and powders. Cooling these materials at the mold surface produces rough surfaces such as exposed fillers, voids and porosity. Difficulties arise in the manufacture of thin and large parts. Rapid solidification of the melt associated with limited fluidity of the material makes the melt difficult to flow over a large area. The use of multiple gates in large and / or complex mold cavities creates an unobtrusive weak fusion line. Another important problem in injection molding high quality parts is the residual stress in the molded parts. Residual stresses inside the part can cause dimensional instability during the life of the part. Non-uniform residual stresses also lead to differential refractive index. For high quality parts, dimensional stability and uniformity of refractive index are crucial.

유리 강화 열가소성 시이트의 압축 성형 공정은 복합재 블랭크(blank)를 가열함으로써 시작된다. 재료를 그의 융점 이상 또는 비정질 재료의 경우는 최소한 실질적으로 그의 유리전이온도 이상으로 가열한다. 복합재 블랭크를 가열하면, 이들은 섬유들 내의 반동력(recoil force) 때문에 팽창(로프트)된다. 이어서, 뜨거운 블랭크를, 융점 또는 유리전이온도(전형적으로 175 내지 250℉) 미만의 찬 몰드 표면들 사이에서 압축시킨다. 찬 몰드 표면들과 접촉시키는 것은 상기 블랭크 표면에 냉각된 수지를 생성시킨다. 이것은 노출된 섬유 및 표면 다공성 형태와 같은 충진되지 않은 영역을 생성시킨다. 찬 표면에서 수지는 냉각되어 흐르지 않으므로, 충진된 영역과 새로이 형성된 영역 사이에 거친 경계가 형성된다.The compression molding process of the glass reinforced thermoplastic sheet begins by heating the composite blank. The material is heated above its melting point or, in the case of amorphous materials, at least substantially above its glass transition temperature. When the composite blanks are heated, they expand (loft) because of the recoil force in the fibers. The hot blank is then compressed between cold mold surfaces below the melting point or glass transition temperature (typically 175-250 ° F.). Contacting the cold mold surfaces produces cooled resin on the blank surface. This creates unfilled areas such as exposed fibers and surface porous forms. On cold surfaces the resin does not cool down and flow, so a rough boundary is formed between the filled and newly formed areas.

생성된 플라스틱 부품을 큰 외장용 판넬 용도로 사용하는데 중요한 하나의 필수 사항은 표면 평활도이다. 성형된 플라스틱 부품의 표면은 시이트 금속으로 된 시판 외장용 부품처럼 평활하여야 한다. 그러나, 상술한 바와 같이 통상적으로 성형된 플라스틱 부품은 목적하는 표면 평활도를 얻기 위해서는 일손이 많이 드는 샌딩(sanding) 및 폴리싱(polishing) 조작을 필요로 한다.One essential requirement for using the resulting plastic parts for large exterior panels is surface smoothness. The surface of the molded plastic part shall be as smooth as commercially available exterior parts made of sheet metal. However, as discussed above, conventionally molded plastic parts require laborious sanding and polishing operations to achieve the desired surface smoothness.

성형된 플라스틱 부품의 표면 품질을 개선하려는 시도가 상기 언급한 미합중국 특허원 제07/435,639호 및 제07/435/640호에 기술되어 있다. 상기 특허원들에는 몰드 코어상에 단열층을 위치시키고 단열층상에 얇은 표피층을 위치시킨 성형 장치가 기술되어 있다. 단열재 때문에 표피층은 성형 조작중에 열을 보지시키며, 이로써 급속한 표면 냉각에 의해 생성되는 표면 불량이 패해진다. 따라서, 이들 장치는 비교적 짧은 주기를 유지하면서 평활한 표면을 제공한다.Attempts to improve the surface quality of molded plastic parts have been described in the above-mentioned United States Patent Application Nos. 07 / 435,639 and 07/435/640. The patent applications describe a molding apparatus in which a heat insulation layer is placed on a mold core and a thin skin layer is placed on the heat insulation layer. Because of the thermal insulation, the skin layer retains heat during the molding operation, thereby defeating surface defects generated by rapid surface cooling. Thus, these devices provide a smooth surface while maintaining a relatively short period.

본 발명은 개선된 접착력, 기계적 강도 및 내마모성 특성을 제공하는, 상술한 다층의 단열된 몰드 구조물에 관한 것이다. 이들 개선된 특성은 단열층상에 단일 표피층을 제공함으로써 달성한다. 상기에 언급한 동시 계류중인 미합중국 특허원 제07/437/051호에 다층 표피층의 사용이 기술되어 있다. 그러나, 이 특허원에서는 몰드 구조물을 단지 부분적으로만 단열시키며, 다른 열팽창 계수에 의해 야기되는 탈층을 방지하기 위해 다층 표피를 제공한다.The present invention is directed to the multi-layered insulated mold structure described above, which provides improved adhesion, mechanical strength and wear resistance properties. These improved properties are achieved by providing a single skin layer on the insulating layer. The use of multilayer skin layers is described in co-pending US patent application Ser. No. 07/437/051, mentioned above. However, this patent application only partially insulates the mold structure and provides a multilayer skin to prevent delamination caused by other coefficients of thermal expansion.

본 발명의 바람직한 실시태양으로, 단열층위에 연속적으로 세개의 표피층을 위치시킨다. 단열층에 대해 우수한 접착력을 보이는 얇은 금속층을 우선 단열층에 직접적으로 배치한다. 이어서, 기계적 강도를 제공하도록 선택된 금속층을 제1층의 상부에 배치한다. 마지막으로, 탁월한 내마모성을 갖는 외부층을 배치한다.In a preferred embodiment of the present invention, three skin layers are positioned successively on the thermal insulation layer. A thin metal layer showing good adhesion to the thermal insulation layer is first placed directly on the thermal insulation layer. The metal layer selected to provide mechanical strength is then placed on top of the first layer. Finally, the outer layer with excellent wear resistance is arranged.

또다른 실시태양에 따르면, 본 발명은 단열층위에 배치된 두 개의 외부 표피층을 포함한다. 재료들을 적합하게 배합하면 2-층 실시태양 3-층 실시태양의 우수한 접착력, 강도 및 내마모성과 같은 바람직한 특성을 가질 수 있다.According to another embodiment, the present invention comprises two outer skin layers disposed on the insulating layer. Properly blended materials may have desirable properties such as good adhesion, strength and wear resistance of the two-layer embodiment.

따라서, 본 발명의 목적은 짧은 주기로 평활한 표면을 가진 성형 부품을 생성시키는 단열된 몰드 구조물을 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide an insulated mold structure which produces a molded part having a smooth surface in a short period of time.

본 발명의 또하나의 목적은 단열층과 표피층간의 개선된 접착력, 개선된 기계적 강도 및 개선된 내마모성을 가진 단열된 몰드 구조물을 제공하는 것이다.It is another object of the present invention to provide an insulated mold structure with improved adhesion between the insulating layer and the skin layer, improved mechanical strength and improved wear resistance.

이제 도면(숫자들은 요소들을 가리킨다)을 참조해보면, 제 1 도는 본 발명의 다층 몰드(10)의 부분 측면도를 나타낸다. 몰드(10)는 고 열전도성 재료로 된 몰드 기재 또는 코어(11)를 포함한다. 코어에는 냉각 유체를 수용하여 주기를 감소시키기 위한 냉각 라인(12), 예를 들면 구리 파이프가 제공되어 있다. 코어(11)는 얇은 단열층(13)으로 덮혀 있다. 단열층은 고온 열가소성 수지, 열경화성 수지, 플라스틱 복합재, 다공성 금속, 세라믹 및 저 전도성 금속 합금과 같은 저 열전도성 재료로 제조될 수 있다. 단열재로 사용되는 기타 저 열전도성 재료를 사용할 수도 있다. 단열층은 흔히 기계적으로 강하지 못하여 몰드 표면으로 사용시에 고품질의 표면을 생성시킬 수 없으므로, 단열층에 얇은 경질 표피층(14)을 결합시킨다. 이 표피층은 여러 가지의 바람직한 특성들을 가져야 한다. 그러한 특성들로는 표피층과 단열층 사이의 강한 접착력, 우수한 내마모성 및 높은 기계적 강도가 있다. 기타 중요한 특성으로는 열전도성 및 산화 방지성이 있다.Referring now to the drawings (numbers refer to elements), FIG. 1 shows a partial side view of a multilayer mold 10 of the present invention. The mold 10 includes a mold substrate or core 11 of high thermal conductivity material. The core is provided with a cooling line 12, for example a copper pipe, for receiving the cooling fluid to reduce the period. The core 11 is covered with a thin heat insulating layer 13. The thermal insulation layer may be made of low thermal conductivity materials such as high temperature thermoplastics, thermosetting resins, plastic composites, porous metals, ceramics and low conductive metal alloys. Other low thermally conductive materials may also be used as insulation. Since the thermal insulation layer is often not mechanically strong and cannot produce a high quality surface when used as a mold surface, the thin hard skin layer 14 is bonded to the thermal insulation layer. This skin layer should have several desirable properties. Such properties include strong adhesion between the epidermal and thermal insulation layers, good wear resistance and high mechanical strength. Other important properties are thermal conductivity and antioxidant properties.

이러한 특성들을 달성하기 위해, 경질 표피층은 하나 이상의 바람직한 특성들을 제공하는 여러개의 부층들로 이루어진다. 바람직한 실시태양에서, "구상된"표피층은 세개의 부층을 포함한다. 우선, 단열층 위에 직접적으로 얇은 부층(15)을 배치한다. 이 제 1 내부 부층(15)은 우수한 접착 강도 뿐 아니라 우수한 열전도성 및 산화 방지성을 보이는 재료로 이루어진다. 그러한 재료의 예로는 엔톤(Enthone) 무전해 니켈 422 및 쉬플레이(Shipley) 무전해 구리 250이 있다. 다음으로, 상기 내부 부층위에 중간 부층(16)을 배치한다. 이 중간부층은 고도의 기계적 강도 및 열전도성을 제공하여야 한다. 바람직한 중간 부층 재료의 예로는 리아로날(Rea Ronal) 전해 니켈 PC3, 전해 구리 및 엔톤 무전해 니켈 426이 있다. 마지막으로, 상기 중간 부층 위에 얇은 외부 부층(17)을 배치한다. 이 외부 부층은 탁월한 내마모성을 제공한다. 이를 달성하는데 바람직한 재료로는 엔톤 무전해 니켈 426, 엥글하드(Englehard) 전해 팔라듐 니켈 80/20, Tin 및 크롬이 있다. 이상적으로, 내부 및 외부 부층은 두께가 1 내지 25미크론이고, 중간 부층은 기계적 강도를 향상시키기 위해 25 내지 250미크론 두께이다.To achieve these properties, the hard skin layer consists of several sublayers that provide one or more desirable properties. In a preferred embodiment, the "sphere" epidermal layer comprises three sublayers. First, the thin sublayer 15 is disposed directly on the heat insulation layer. This first inner sublayer 15 is made of a material which exhibits not only good adhesive strength but also excellent thermal conductivity and antioxidant properties. Examples of such materials are Enthone electroless nickel 422 and Shipley electroless copper 250. Next, the intermediate sublayer 16 is disposed on the inner sublayer. This intermediate sublayer should provide a high degree of mechanical strength and thermal conductivity. Examples of preferred intermediate sublayer materials are Rea Ronal electrolytic nickel PC3, electrolytic copper and entone electroless nickel 426. Finally, a thin outer sublayer 17 is placed over the intermediate sublayer. This outer sublayer provides excellent wear resistance. Preferred materials to achieve this are Enton electroless nickel 426, Englehard electrolytic palladium nickel 80/20, Tin and chromium. Ideally, the inner and outer sublayers are 1 to 25 microns thick and the middle sublayers are 25 to 250 microns thick to improve mechanical strength.

이들 세 부층은 우수한 접착 강도, 구조적 일체성 및 내마모성 뿐 아니라 평활하고 단단한 성형 표면을 가진 얇은 경질 표피층을 형성한다. 단열층(13) 및 경질 표피층(14)은 예를 들면 적층, 부착 또는 소결에 의해 적용할 수 있다. 고전도성 코어(11)는 단열층으로 및 단열층으로부터 열을 잘 전달시킨다. 코어는 냉각 유체를 코어로 통과시키는 냉각 통로(12)에 의해 냉각된다. 코어는 강철, 알루미늄, 세라믹, 유리 또는 플라스틱 복합 재료와 같은 모든 적합한 재료로 제조될 수 있다. 코어는 성형시킬 재료와 접촉하지 않으며, 따라서 성형시킬 재료에 의해 마모되지 않는다.These sublayers form a thin, hard skin layer with good adhesion strength, structural integrity and abrasion resistance as well as a smooth and rigid forming surface. The heat insulating layer 13 and the hard skin layer 14 can be applied by lamination, adhesion or sintering, for example. The highly conductive core 11 transfers heat well to and from the thermal insulation layer. The core is cooled by a cooling passage 12 that passes cooling fluid through the core. The core can be made of any suitable material, such as steel, aluminum, ceramic, glass or plastic composite materials. The core is not in contact with the material to be molded and is therefore not worn by the material to be molded.

제 2 도는 단지 두개의 표피층을 사용하여 개선된 접착력, 우수한 기계적 강도 및 높은 내마모성과 같은 주요 목적을 달성하는 본 발명의 또하나의 실시태양을 도시한다. 제 2 도에서, 몰드(20)는 고 열전도성 재료로 된 몰드 기재 또는 코어(21)를 포함한다. 코어의 냉각을 향상시키고 이로써 주기를 감소시키기 위해, 코어(21)내에 냉각 수단(22)을 제공한다. 몰드 코어의 내부 표면에 단열층(23)을 배치한다. 단열층은 바람직하게는, 에틸 코포레이션(Ethyl Corporation)에서 상품명 EYMYD로 시판하는 폴리이미드 수지 필름, 유리 AlSiO3, BaSo4, Al2O3등과 같은 여러 미립형 충진제중 하나와 배합된 폴리이미드 EYMYD필름, 또는 충진되지 않은 EYMYD층으로 피복된 충진된 EYMYD층을 포함한다. 그러나, 단열층은 고온 열가소성 수지, 열경화성 수지, 플라스틱 복합재, 다공성 금속, 세라믹 및 저 전도성 금속 합금과 같은 적합한 저 열전도성을 가진 모든 재료로 제조될 수 있다.FIG. 2 shows another embodiment of the present invention which achieves the main objectives such as improved adhesion, good mechanical strength and high wear resistance using only two skin layers. In FIG. 2, mold 20 comprises a mold substrate or core 21 of a high thermal conductivity material. In order to improve the cooling of the core and thereby reduce the period, a cooling means 22 is provided in the core 21. The thermal insulation layer 23 is arranged on the inner surface of the mold core. The thermal insulation layer is preferably a polyimide EYMYD film blended with one of several particulate fillers, such as polyimide resin film sold under the tradename EYMYD from Ethyl Corporation, glass AlSiO 3 , BaSo 4 , Al 2 O 3, etc. Or a filled EYMYD layer coated with an unfilled EYMYD layer. However, the thermal insulation layer can be made of any material having suitable low thermal conductivity such as high temperature thermoplastics, thermosetting resins, plastic composites, porous metals, ceramics and low conductive metal alloys.

고품질 성형 표면을 생성하기 위해 상기 단열층에 얇은 경질 표피층(24)을 결합시켜 기계적으로 강한 몰드 표면을 제공한다. 이 실시태양에서, 표피층(24)은 두 개의 층, 즉, 단열층에 직접 결합된 제 1 내부 부층(25) 및 상기 내부 부층(25)상에 배치된 제 2 외부 부층(26)을 포함한다. 본 발명의 목적을 달성하기 위해서는 제 1 부층(25) 및 제2부층(26)을 제조할 수 있는 재료를 다양하게 변경시킬 수 있다.A thin hard skin layer 24 is bonded to the thermal insulation layer to create a high quality molded surface to provide a mechanically strong mold surface. In this embodiment, the skin layer 24 comprises two layers, a first inner sublayer 25 directly bonded to the thermal insulation layer and a second outer sublayer 26 disposed on the inner sublayer 25. In order to achieve the object of the present invention, the material from which the first sublayer 25 and the second sublayer 26 may be manufactured may be variously changed.

제 1 부층(25)은 1 내지 10미크론의 두께를 가진 무전해 구리층으로 이루어질 수도 있다. 이 부층은 단열층 표면에 대한 접착력 및 제 1 부층에 제 2 부층(26)을 전해도금시키는데 필요한 전기전도성을 제공한다. 달리, 제 1 부층(25)은 알라이드 켈라이트(Allied Kelite) 752와 같은 무전해 니켈-붕소 합금이나, 알라이드 켈라이트 1000 또는 엔톤 426과 같은 무전해 니켈-인 합금으로 된 피막을 포함할 수도 있다. 이들 재료중 하나를 사용하는 경우, 제 1 부층은 1 내지 250미크론 범위의 두께를 갖는다. 제 2 부층이 전해도금되는 경우 상기 두께는 10 내지 20미크론이 바람직하고, 제 2 부층이 무전해 도금되는 경우 상기 두께는 50 내지 200미크론이 바람직하다. 이 무전해 니켈 합금층은 단열층에 대한 허용가능한 접착력 뿐 아니라 탁월한 산화 방지성을 제공한다. 보다 두꺼운 제 1 부층은 우수한 기계적 강도를 제공하며 두꺼운 전해성 제 2 부층을 도금할 필요가 없게 해준다.The first sublayer 25 may be made of an electroless copper layer having a thickness of 1 to 10 microns. This sublayer provides adhesion to the surface of the insulating layer and the electrical conductivity required to electroplat the second sublayer 26 on the first sublayer. Alternatively, the first sublayer 25 may comprise a coating of an electroless nickel-boron alloy such as Allied Kelite 752 or an electroless nickel-phosphorous alloy such as Allide Kelite 1000 or Enton 426. It may be. When using one of these materials, the first sublayer has a thickness in the range of 1 to 250 microns. When the second sublayer is electroplated, the thickness is preferably 10 to 20 microns, and when the second sublayer is electroless plated, the thickness is preferably 50 to 200 microns. This electroless nickel alloy layer provides excellent oxidation resistance as well as acceptable adhesion to the insulating layer. The thicker first sublayer provides good mechanical strength and eliminates the need to plate the thick electrolytic second sublayer.

제 1 부층이 무전해 구리 또는 무전해 니켈 합금들중 하나를 포함하는 경우, 제 2 부층은 니켈, 니켈-인 합금, 니켈-팔라듐 합금, 코발트 및 크롬을 포함하는 그룹중에서 선택된 전해 도금된 재료를 포함할 수 있다. 이들 재료는 우수한 기계적 강도뿐 아니라 높은 산화방지성 및 내마모성을 제공한다. 선택된 금속 유형 및 필요한 두께는 사용되는 성형법에 좌우될 것이다. 예를 들면, 취입 성형의 경우에는 전해도금된 니켈이 충분한 보호재로 제공될 것이고, 사출성형은 탁월한 산화방지성 및 내마모성을 위해 니켈-인 합금 또는 크롬을 필요로 할 수 있다.If the first sublayer comprises one of electroless copper or electroless nickel alloys, the second sublayer comprises an electroplated material selected from the group consisting of nickel, nickel-phosphorus alloys, nickel-palladium alloys, cobalt and chromium. It may include. These materials provide not only good mechanical strength but also high antioxidant and wear resistance. The metal type selected and the thickness required will depend on the molding method used. For example, in the case of blow molding, electroplated nickel will be provided with sufficient protective material, and injection molding may require a nickel-phosphorus alloy or chromium for excellent antioxidant and wear resistance.

제 2 부층(26)은 또한 전해도금법이 아니라 무전해 도금법에 의해 도금할 수 있다. 이 경우, 제 1 부층(25)은 여전히 상술한 바와 같이 무전해 구리 또는 무전해 니켈 합금들중 하나를 포함한다. 하나의 변형에서, 제 2 부층은 우수한 산화 방지성과 내마모성을 나타내는 무전해 니켈-붕소 합금 또는 무전해 니켈-인 합금이다. 상기 재료들은 복잡한 형태에 적용할 수 있으면서도 균일한 두께를 유지한다. 또다른 변형에서, 제 2 부층(26)은 무전해 니켈 피막과 내마모성 미립 물질, 예를 들면 SiC, BN, Al2O3, WC 또는 다이아몬드의 복합재를 포함한다. 이것은 무전해 니켈층에 대한 고유한 강도 및 산화방지성을 유지하면서도 표준 무전해 니켈층보다 훨씬 탁월한 내마모성을 가진 전체적으로 무전해 도금된 층을 제공한다.The second sublayer 26 may also be plated by an electroless plating method rather than an electroplating method. In this case, the first sublayer 25 still comprises one of electroless copper or electroless nickel alloys as described above. In one variation, the second sublayer is an electroless nickel-boron alloy or an electroless nickel-phosphorus alloy that exhibits good antioxidant and wear resistance. The materials can be applied to complex shapes while maintaining a uniform thickness. In another variation, the second sublayer 26 comprises a composite of an electroless nickel coating and abrasion resistant particulate material, such as SiC, BN, Al 2 O 3 , WC or diamond. This provides a wholly electroless plated layer with much better abrasion resistance than the standard electroless nickel layer while maintaining the inherent strength and antioxidant properties for the electroless nickel layer.

조작시, 뜨거운 수지를 몰드 구조물에 위치시킨다. 이 뜨거운 수지는 표피층과 접촉시에 표피층을 유리전이온도(Tg) 이상의 온도로 가열시킨다. 단열층은 표피층의 온도를 성형 공정 주기동안 유리전이온도 이상으로 유지시킨다. 따라서, 수지는 성형중에 자유롭게 유동하여 평활한 표면이 생성된다.In operation, hot resin is placed in the mold structure. This hot resin heats the skin layer to a temperature above the glass transition temperature (Tg) upon contact with the skin layer. The thermal insulation layer maintains the temperature of the skin layer above the glass transition temperature during the molding process cycle. Thus, the resin freely flows during molding to produce a smooth surface.

제 3 도는 취입 성형 공정의 열분석시 패리슨 외부 표면 온도의 경시 온도 응답을 보여준다. 상기 분석은 첫 번째로 1/64인치의 총 표피층, 플라스틱 복합재 단열층 및 금속 몰드 코어로 이루어진 다층 단열된 몰드 구조물, 두 번째로 단열층 없는 통상적인 몰드 구조물을 사용하여 1/8인치 두께의 용융수지층 샘플에 대해 수행하였다. 제 3 도에서, 연속선은 단열된 몰드에서의 경시온도 응답을 나타내고, 점선은 통상적인 몰드에서의 응답을 나타낸다. 제 3 도에서 알 수 있듯이, 단열재 없는 장치에서 패리슨은 즉시 유리전이온도(Tg) 미만으로 냉각된다. 그러한 급속한 냉각은 거친 표면을 야기할 것이다. 한편, 단열된 몰드 구조물의 경우, 패리슨 표면은 초기에는 찬 표피에 의해 급냉되어 일시적으로 유리전이온도 미만으로 떨어지지만, 곧이어 용융된 플라스틱층내의 뜨거운 용융물에 의해 표면이 재가열된다. 표면 온도가 유리전이온도 이상으로 상승되기 때문에 수지는 몰드 표면을 채우고 복제하여, 이로써 거친 표면을 피할 수 있다.3 shows the temporal temperature response of the parison outer surface temperature in the thermal analysis of the blow molding process. The analysis was first performed using a 1/64 inch total skin layer, a plastic composite insulation layer and a multi-layered insulated mold structure consisting of a metal mold core, and a second 1/8 inch thick melt layer using a conventional mold structure without an insulation layer. A sample was performed. In FIG. 3, the continuous line shows the temperature response over time in the insulated mold and the dotted line shows the response in a conventional mold. As can be seen in Figure 3, in a device without insulation the parison is immediately cooled below the glass transition temperature (Tg). Such rapid cooling will result in rough surfaces. On the other hand, in the case of insulated mold structures, the parison surface is initially quenched by cold skin and temporarily falls below the glass transition temperature, but then the surface is reheated by hot melt in the molten plastic layer. Since the surface temperature rises above the glass transition temperature, the resin fills and replicates the mold surface, thereby avoiding rough surfaces.

전술한 설명으로부터, 본 발명이 사출, 압축 및 취입 성형을 비롯한 여러 유형의 성형 공정에 적합한 개선된 성형 장치를 제공함을 알 수 있을 것이다. 기존의 성형 장치에 큰 노력 또는 경비 없이 본 발명을 쉽게 병합할 수 있다.From the foregoing description, it will be appreciated that the present invention provides an improved molding apparatus suitable for various types of molding processes, including injection, compression and blow molding. The present invention can be easily incorporated into existing molding apparatus without great effort or expense.

본 발명을 특정지어 도시하고 기술하였지만, 본 분야의 전문가들은 본 발명의 진의 및 범주에서 벗어나지 않고도 본 발명의 형태 및 세부 내용을 다양하게 변화시킬 수 있을 것이다.While the invention has been particularly shown and described, it will be apparent to those skilled in the art that various changes in form and details of the invention can be made without departing from the spirit and scope of the invention.

Claims (24)

코어 ; 성형중에 열가소성 수지의 초기 냉각을 느리게 하기 위해 상기 코어에 결합된 단열층 ; 및 상기 단열층에 결합되고 여러개의 부층으로 형성된 표피층을 포함하는, 열가소성 수지를 최종 부품으로 성형하기 위한 다층 몰드(mold).core ; An insulating layer bonded to the core to slow initial cooling of the thermoplastic during molding; And a skin layer bonded to the heat insulation layer and formed of a plurality of sublayers, the multilayer mold for molding the thermoplastic resin into a final part. 제 1 항에 있어서, 상기 여러개의 부층들중 최소한 하나가 내마모성을 제공하는 몰드.The mold of claim 1 wherein at least one of the plurality of sublayers provides abrasion resistance. 제 1 항에 있어서, 상기 여러개의 부층들중 최소한 하나가 접착 강도를 제공하는 몰드.The mold of claim 1 wherein at least one of the plurality of sublayers provides adhesive strength. 제 1 항에 있어서, 상기 여러개의 부층들중 최소한 하나가 구조적 일체성을 제공하는 몰드.The mold of claim 1 wherein at least one of the plurality of sublayers provides structural integrity. 제 1 항에 있어서, 상기 여러개의 부층들이 제1, 제2 및 제3부층을 포함하는 몰드.The mold of claim 1 wherein the plurality of sublayers comprises first, second and third sublayers. 제 5 항에 있어서, 상기 제1부층이 단열층에 직접 결합되고, 상기 제2부층이 상기 제1부층의 상부에 결합되며, 상기 제3부층이 상기 제2부층의 상부에 결합되는 몰드.The mold of claim 5, wherein the first sublayer is directly bonded to the heat insulating layer, the second sublayer is bonded to the top of the first sublayer, and the third sublayer is bonded to the top of the second sublayer. 제 5 항에 있어서, 상기 제1부층이 상기 표피층과 상기 단열층간에 강한 접착력을 제공하는 재료를 포함하는 몰드.6. The mold of claim 5 wherein the first sublayer comprises a material that provides strong adhesion between the skin layer and the thermal insulation layer. 제 5 항에 있어서, 상기 제2부층이 구조적 일체성을 제공하는 재료를 포함하는 몰드.6. The mold of claim 5 wherein said second sublayer comprises a material that provides structural integrity. 제 5 항에 있어서, 상기 제3부층이 고도의 내마모성을 제공하는 재료를 포함하는 몰드.6. The mold of claim 5 wherein said third sublayer comprises a material that provides a high degree of wear resistance. 제 1 항에 있어서, 상기 여러개의 부층들이 상기 단열층에 직접 결합된 제1부층 및 상기 제1부층에 결합된 제2부층을 포함하는 몰드.The mold of claim 1, wherein the plurality of sublayers comprises a first sublayer directly bonded to the thermal insulation layer and a second sublayer bonded to the first sublayer. 제 10 항에 있어서, 상기 제1부층이 무전해 구리, 무전해 니켈-붕소 합금 및 무전해 니켈-인 합금으로 이루어진 그룹중에서 선택된 재료를 포함하는 몰드.The mold of claim 10 wherein the first sublayer comprises a material selected from the group consisting of electroless copper, electroless nickel-boron alloys, and electroless nickel-phosphorus alloys. 제 11 항에 있어서, 상기 제2부층이 니켈, 니켈-인 합금, 니켈-팔라듐 합금, 코발트 및 크롬으로 이루어진 그룹중에서 선택된 전해도금된 재료를 포함하는 몰드.12. The mold of claim 11 wherein the second sublayer comprises an electroplated material selected from the group consisting of nickel, nickel-phosphorus alloys, nickel-palladium alloys, cobalt and chromium. 제 11 항에 있어서, 상기 제2부층이 무전해 니켈-붕소 합금 및 무전해 니켈-인 합금으로 이루어진 그룹중에서 선택된 재료를 포함하는 몰드.12. The mold of claim 11 wherein the second sublayer comprises a material selected from the group consisting of electroless nickel-boron alloys and electroless nickel-phosphorus alloys. 제 11 항에 있어서, 상기 제2부층이 무전해 니켈과 SiC, BN, Al2O3,WC 및 다이아몬드로 이루어진 그룹중에서 선택된 내마모성 재료의 복합재를 포함하는 몰드.12. The mold of claim 11 wherein the second sublayer comprises a composite of electroless nickel and a wear resistant material selected from the group consisting of SiC, BN, Al 2 O 3, WC and diamond. 제 1 항에 있어서, 상기 코오가 냉각 수단을 포함하는 몰드.The mold according to claim 1, wherein said ko comprises cooling means. 코어 ; 성형중에 열가소성 수지의 초기 냉각을 느리게하기 위해 상기 코어에 결합된 단열층 ; 및 상기 단열층에 결합되고, 최종 부품의 원하는 외관 및 표면 특성을 가지며, 제1, 제2 및 제3부층을 포함하는 표피층(이때, 상기 제1부층은 상기 표피층과 상기 단열층간에 강한 접착력을 제공하는 재료를 포함하며, 상기 제2부층은 구조적 일체성을 제공하는 재료를 포함하며, 상기 제3부층은 고도의 내마모성을 제공하는 재료를 포함한다)을 포함하는, 열가소성 수지를 최종 부품으로 성형하기 위한 다층 몰도.core ; An insulating layer bonded to the core to slow initial cooling of the thermoplastic during molding; And a skin layer coupled to the heat insulation layer, having the desired appearance and surface properties of the final part, wherein the skin layer comprises first, second and third sublayers, wherein the first sublayer provides strong adhesion between the skin layer and the heat insulation layer. Material, wherein the second sublayer comprises a material that provides structural integrity, and the third sublayer includes a material that provides a high level of wear resistance). Multilayer molar. 제 16 항에 있어서, 상기 제1부층이 단열층에 직접 결합되고, 상기 제2부층이 상기 제1부층의 상부에 결합되며, 상기 제3부층이 상기 제2부층의 상부에 결합되는 몰드.The mold of claim 16, wherein the first sublayer is directly bonded to the heat insulating layer, the second sublayer is bonded to the top of the first sublayer, and the third sublayer is bonded to the top of the second sublayer. 제 17 항에 있어서, 상기 제1부층이 엔톤(Enthone) 무전해 니켈 422 및 쉬플레이(Shipley) 무전해 구리 250을 포함한 그룹중에서 선택된 재료를 포함하는 몰드.18. The mold of claim 17 wherein the first sublayer comprises a material selected from the group consisting of Enthone electroless nickel 422 and Shipley electroless copper 250. 제 18 항에 있어서, 상기 제1부층이 1 내지 25미크론 두께인 몰드.19. The mold of claim 18, wherein the first sublayer is 1 to 25 microns thick. 제 17 항에 있어서, 상기 제2부층이 리아 로날(Lea Ronal) 전해 니켈 PC3, 전해구리 및 엔톤 무전해 니켈 426을 포함한 그룹중에서 선택된 재료를 포함하는 몰드.18. The mold of claim 17 wherein the second sublayer comprises a material selected from the group consisting of Lea Ronal electrolytic nickel PC3, electrolytic copper and entone electroless nickel 426. 제 20 항에 있어서, 상기 제2부층이 25 내지 250미크론 두께인 몰드.The mold of claim 20 wherein the second sublayer is 25 to 250 microns thick. 제 17 항에 있어서, 상기 제3부층이 엔톤 무전해 니켈 426, 앵글하드(Englehar) 전해 팔라듐 니켈 80/20, TiN 및 크롬을 포함한 그룹중에서 선택된 재료를 포함하는 몰드.18. The mold of claim 17 wherein said third sublayer comprises a material selected from the group consisting of Enton electroless nickel 426, Anglehar electrolytic palladium nickel 80/20, TiN and chromium. 제 22 항에 있어서, 상기 제3부층이 1 내지 25미크론 두께인 몰드.The mold of claim 22 wherein the third sublayer is 1 to 25 microns thick. 제 16 항에 있어서, 상기 코어가 냉각 수단을 포함하는 몰드.17. The mold according to claim 16, wherein said core comprises cooling means.
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